���� ������
Super High Momentum Spectrometer (SHMS) �� ����������� ����������
������������ �������� CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility),
Jefferson Lab, ���������, ���
��������
��������� ��������� ������������ ���������� CEBAF,
���������� �� ����� ���������� ���������� ������������ ��������, ���� ����������
����� ��� ����������� ����� � ����������: ������������ ������� ������������
����� 4 ���, ������������ ������� ��� ����� 100 ���. ����� � ������ �����������
���������� ������������� ��� ����������������� ������������ ��������� ��������
��������������. ������, � ��� ��� ��� �����������������, ��� � �������������
��������� ������� ������� �������������� ����������� ������������ ������,
���������� ���������� ����� ������������� ��� ����� ������� �������� ��
����������� ����������� ���� CEBAF. �������������� ������ ����������, ����������
�� ������ �������� ���������� ��������������� ���������� ��� ��������, ���
�������� � ������ ������������� ������������ ���������� ������� ������������
����� � ��������� ������� ������������� � ������� ������������� ��������������.
�������� ������������ ������ ���������� � ��������� ����� ��������� �������
������� ������������ ����� CEBAF �� 12 ��� � ���������� ����������� ���������
(~15% �� ��������� ��������������� ����������). ���������� ������� ����� �� 12
��� �������, ��������������, ������������ ������������������ � �������������
���������� �� ���� ����������������� ����� CEBAF (Hall A, Hall B, Hall C, Hall
D) ��� ����������� ����������� ��������� ������� � ��������� (����������) �� ~11
���/c. � ��������� �������� ����������� ������������ ������������� �
����������������� ���� Hall C, ��������� � ��������� ���������� ������������
Super High Momentum Spectrometer (SHMS).
������������� ����������� SHMS ������ ������������
�������������� ���������� ������ � ��������� �� 2.5 ���/� �� �������������
�������� 11 ���/�, ��������������� � ������������ ������� ������������ �����.
������ � ������������ ������������� High Momentum Spectrometer (HMS),
����������������� ��� Hall C ����� �������� ����������� �������������������
������������� ��� ������������ ������������ ������� � ������������ ����������
��������, Q2 ~ 15 (���/�)2, � ������������ �������
�����������. ����� ������������ �� ���� ������������ ����� �������� � ������
������ ������� ������������ ������� � ����������� �������, ��� ����������������
������ ������ ������� ����� ���������� �������.
��� ����� ������� �������� ����� ��������� ������� ��������������� � ��������
���������. � ����� � ���� SHMS ������������� ��� �������������� ������ ���
������ �� 5.50 �� 250 ������������ ��� �����. �������� ���� SHMS ������������
������ ����� ���������� ~ 4 ����� � ������� ����������� ~ 2 ����, ������������
������ (�������) �������������� ������ ~ 11 ���/� � ����������� < 0.2%.
������������ ����������� HMS ����� ������� ����������� � SHMS, �����������
�������� ���� ������������ ������ ~ 10 �����, ������� �������� �� 10.50 �� 900 �
������������ ������ (�������) �������������� ������ ~ 7.3 ���/�.
��� ��������� ������������ (HMS � SHMS) ����� ������ ���������� �� ����� ���,
��� �������� ���������� �������, ��������� � ��������������� ������� �����������
�������������, ��� ����� �������� �������� ���������, ������� ���������� �
������������� ������. ���������� (������������ ���������������������)
������������ SHMS ����� ���������� �������� ~ 1039 ��������-����/�/��2.
������� ��������� �� ������� ������ � ������������ � ������� ����������� �������
��������� ��������� �� ����� ����������������� ������������ ����� ����� �������
�������, ��� �������� ������� ������ ����� �������� �������� � ��������� ��
�������� �� ������� ���������� ���������. �������� ��������� ������ ������������
����� � �������� ��������� � ���������� ������� �� �������� � �����-��������
�������� �������. � ���������� ������������� ����� ����� ���������� �����������
�������� �������� ��������� ������������� ��� Q2 ≤ 10 (���/�)2, ��������� ��� ��
�����, ��� � �� �������, ��� ��������� ������ ����� ����������������� ������ �
��������� � ������ ���.
����� ������ �������������� �������������, �� ����� ������������ � Hall C
����������� ���������� ��������� �������������:
- ��������� ���� �������� ���������� ������ �� �������� ����������
���������
Q2 ~ 6 (���/�)2;
- �������� ������������ ��������������� ������ � ������ �� Q2 ~ 10
(���/�)2, ������� ������������ ���������� � ���������� ����������
������ � ��������� � ����������� �� �����;
- ��������� ������� � ���������� ���� �������� �������� �� �������� Q2 ~ 18
(���/�)2;
- �������� ������� ���������� ��������� � ���������� �������� � �����
������ ���������� ����������� ������.
���������� Super High Momentum Spectrometer (SHMS) � �������������
����������
1. ��������� ������� ������������ SHMS
 ���. 1. �������������� ������ (����� 2002 �.) ������������ SHMS ��
����� QQ(QD) ������ � ������������ ������������� HMS �� ����� QQQD |
����������� SHMS ������������ ����� ���������������
����������� ��� ����������� ��������� ������� ������� � ���������� �� 11 ���/�.
�������� ��������������� ������� (����� 2002 �.), ����������� �� ���. 1 �� �����
��� � ������������ ������������� HMS, ��������� ������������ �������
������������ SHMS ������� �� ���� ����������� ��������������� ����������� Q1 �
Q2 � ���������������� ������������-���������� ������� QD. ������������� �������
Q1, Q2 � ������������� ����� Q ���������������� ������� QD �������� ������������
������������� ������� �� ����� FDF (Focusing-Defocusing-Focusing)
� �������� ����������� ~18 �. ���������� ������� Q1 � Q2 ���������� 2.4 �,
�������� 40 ��, �������� ���� 8.6 �/�. ���������� ������� ����������������
������������-���������� ������� QD ���������� 5 �, �������� 30 ��, �������������
�������� 3 �/�, ��������� ���� 4 �. �� ���� ����������� ���������� ���� �������
D � �������� ������ ����� �� �������� �������������� ���������������� ����������
������, ���������� �� ������, �� �������.
�������������� ������ ����� ���������� ��������� ������������� SHMS � HMS
�������� ������� �������� ������������� � ����� ��� ��������, ������������
������� ��������� ����������� �������������, ������� ������, ������� ����������
������, �������� ������ ����������, ����������� �������� ����� �������� �������
��������� ���������. ������, � ���������� ������������ ������� ��� ������� ���
����������� ������������ ����� ��������� �������������. � ���, ������ �����,
���������:
1) ������������ �������� ���� ����������� ��������� ������� (2 � 4 �����);
2) ������� ����, ����������� � ��������������� ������������-��������� �������
QD;
3) ������� ����������� ���������� �������� ����� �������������� ��� ������ �����
����������� �������.
����� ������ ������������ SHMS, ������������ � 2006 �., ��
����� ������������� ���� �����������, � � ��������� ������ ��������
����������������. ����������� SHMS/HMS, ������������ ���������� �� ���. 2.,
���������� �� ������������ ����� ���������� ������������ QQQD � ������������
������������� ������� ���� ������������� ��������� ������. ��� ����������
��������� ���� SHMS �� 3.8 � 5.2 ����� �������� �������������� ���������������
��������������, � ��� ��������� ���������������� ����� ������ ��������� �������
����� SHMS � HMS.
����� ��� �������� ������������ ��������� ����� SHMS � HMS
������������ ������� �� ���. 3.

���. 2. ����� ��� ������������� SHMS/HMS (2006 �.) |

���. 3. �������� ������������ ��������� ����� SHMS � HMS |
�������� ��������� ��������� ������� ������������ SHMS ��
��������� �� ��� 2006 �. ��������� � ����.1.
������� 1. �������� ��������� ��������� ������� ������������ SHMS
������������ ������� ������ |
12 ���/� |
�������� ���� ������� Q1 |
7.964 �/� |
�������� ���� ������� Q2 |
12.152 �/� |
�������� ���� ������� Q3 |
7.992 �/� |
���� ���������� ������� D |
4.275 � (18.40) |
�������� ���������� ��������� ������� |
18.1 � |
���. ������� �� ��������� dp/p |
� 10% |
������������ �������� ���� |
5.22 ���� |
2. ������������� ������� ������������ SHMS
 ���. 4. ����� ��� ������������� ������� ������������ SHMS |
 ���. 5. �������� ������������� ������� ������������ SHMS |
����� ��� ������������� �������
������������ SHMS ������� �� ���. 4. ������������� ������� �������� � ����
��������� �������� (��. ���. 5):
- AGC � ������������ ������� �� ������ ������ � ����� � ��������
���������.
- DC1, DC2 � ��������� ������.
- S1X/S1Y, S2X/S2Y � ��������� ���������.
- HGC � ������������ ������� � ������� ����� (C4F10) � �������� ���������.
- A1 � ������������ ������� � ��������� � �������� ���������.
- TRD � �������� ����������� ���������.
- LGC � ������������ ������� ������� ���������� (����������) �� ���������
������.
������������ �������, ������ ���
����������� ���������� ������ � γ-�������, � ������� ������������ ���������
���������-��������. ���� ���������� ������� �������� � ����� �� ��������� v,
����������� ������� �������� ����� ��� ������ ����� (c/n, n � ����������
����������� �����, � � �������� ����� � �������), �� ������� ���������
������������ ���������. ��������� ���������� � ����������� �����������, ������
���� θ ����� ������������ ��������� � ����������� ������� ������ � v � n
������������:
cos θ = c/v�n = 1/β�n (β = v/c). (1)
� ������� �� ����������������� ��������, ��� �������������� ������� � �����
���������, � ��������� ��������� � ����������� �� �������, � ������������ �������� ����
���������� ������ ���������, �������� ������� v ≥ c/n (β ≥ 1/n), ������
��������� ���������� ������������ � �� ������������ � ��� ����� θ � ����������
�������. � ������ �������� ������� (������������) ������ ���� θ � �������������
���������. ��� ���������� ���������, ������� � �������� ����� [(1 - β) << 1],
���� θ ��������� ����������� ��������:
θ ���� = arccos (1/n). (2)
���������� �����, ���������� � ������������ ��������, ��� �������, ���������� ��������� % ��
��������� ������� ����������������� ��������.
�������� �������� ������������� ��������: �������� (��������, � ������� v > �/n), ����������
�������, ������������ ����, � ���� ��� ��������� ��������������� �����������
(���), ������������� �������� ������ � �������������. ��������� ������������� ��
������, ������ � ������������ �������. ��� ������ ���� ��������� �
������������� ��������� � ����� ������ ������� ������������, ��������� �������
�������. ����������� ��������� ����������: ������������ ������ (n = 1.5),
��������� ������ (n = 1.5), ���� (n = 1.33).
������������ �������� �������� ������� ���������� � ������������� �� ����������� ����������
������, �.�. ��� ��������� �������� �������, �������� ������� ��������� �
����������� ���������. � ������ ������� ����������� �, �������������, � ������
������� ������ �������� ������� ���������� �������� ������� �. �., ����������
������������ �������� ������� �������������������� �������, ��� ������� (1
- β) << 1. ���� ��������� θ � ���� ����� ���, ���� � ������������� ��������� ��
������� ����. ����� �������� ������� �����, ����������� ��� �����������,
���������� ����������� ����� ������� ������������ ��������� �� ���������� ������ � �����. �
������� ������������ ��������� ����� ������ ������ ���������� �����������, ������� ��������
�������� ����.
���������� 3 ���� ������������ ���������: ���������, ���������������� � �������� �������
����������. ��������� ���������������� ������ 2 ����� ������������ ��������� ��������
������������� ����������� � ����������� ����������� �� �������� ������, �. �.
����������� �������� ��������� ��� �������, ����������� � �������� ����������.
��������� ������������ ������� ������ �������������� ��� ������� �� ����������, ��������
��������� (���������), ������� ���������� ������� ������ ������������� �������� (���������� ����
� ������) ������ �������, �� �����������, ���� ���������� ���� �� ����� ���.
���������������� ������������ �������� ������������ �������, ���������� � ��������� ���������
��������� �� v1 �� v2. � ������������ ����������������
������������ ��������� ��� �����������
���������� ���������� �������� �����, ����������� � ��������� ���������������
����� �� θ1 �� θ2.
������������ �������� ������� ���������� ������������� ��� ����������� � �������������
���������� � γ-�������. � ������� �� ������������� ������������
���������, ��� ������� ������ �
��������� �������� ����� ���� �������, ������������
������� ������� ���������� �������� ����
���������� ������� �������, � ������� ������� �������� ����������-��������
������ � ������ ��� ��� ������� ����� ����� �������. ��� �������, ��������� �
���� ������ ������������� �� ������ � ������� ����������� ������. � ��������� ��
������ ������, �������� �������� 40 ��, ����� ����������� ��������� �����������
�������� � �������� �� 10 ���. ���������� �����, ����������� � ������������
�������� �������
����������, ��������������� ������� ��������� �������. ����������� �����������
ΔE/E (�� �������) ������� �� ������� � ��� �������������
�������� ������� ����������
������������ SHMS ���������� ��������:
ΔE/E(%) = 6.1/E1/2(���) +
0.3 (3)
 ���. 6. ����������� �������� ������� 1 - β �� �������. ��������������� �������
�������� ������ ����������� ��� ������������ ��������� � ���������� ���������� �
�������� ���������� |
� ������������ SHMS ������������ ��������� ��������� ���������� ��� ������������ ���������:
- ����� ����� (Ne: n � 1 = 67�10-6) � ������ (Ar: n � 1 = 283�10-6) ���
����������� �������� � ��������� �������;
- ������� ��� (C4F10: n = 1.00143 ��� ���������� ����������� ��������, ��������
��������� �������� ���� 0.4 ÷ 0.95 ���) � ��������� �������;
- �������� (n = 1.015, n = 1.02) � ��������� �������;
- ��������� ������ (n = 1.65) � ������� ������� ����������/����������.
�� ���. 6 �������� ����������� �������� ������� 1 - β �� �������.
��������������� ������� �������� ������ ����������� ��� ������������ ��������� �
���������� ���������� � �������� ����������.
��������� ������ �������� ������������ ����������. ��� �����������
��������������� ������������� ��������, � ������� ���������� �������
������������ �� ������� ������ ���������� � ���� �� ����� ��������� (������
�������) �� ���������� ������� ����������. ���������� ����� ������������ ������
��������� �����������. � ��������� ������ �������� ���������� �������������
����. ��� ���������� �� ��������� �������� ������� ���������� (���� �����
���������������� ���������), ����������� ����� ������� ����� ������. �����
����������� � ������ ������ ��������� ��������� �������� � ���������� �
���������� ���� � ��������� �����������. ������������ ���� � ���������
���������� 1 ��/��. � ���������������� �������� �� ������� ���������� ����������
����������� ����� (������� �������� ��������� 106) � �� ������� �������� �������
����� �� ������� ���������� ������������ ���������� ������� ������������
���������� �������. ���������������� ���������� ��������� ����� SHMS ������� 180
���, �������o� � ����� 1 ���.
��������� ������ ����� ���� ��������, ��������������� � ������������, �������
��������� ������ ������� �������� ������������ � ������������� �� �����������
������� �������, � ���������, � ��������� SHMS.
S1X-S1Y, S2X-S2Y � ��������� ���������.
�������� ��������� � ������� ����������
�� ����� ���������� � �������������� ���������� ������, ������������ � �������
������� ���������� ����������� �������� ������, �� ���������� � �������� ����, �
������� ��� ��������������, � �������������� ���������� �����������
������������� ������ �� ������ �������������� ��������. ��������� ���������
���������� ��� ���������������-��������� �������� ������������ ������, ���
��������� ��������� ����� ���������, ������� � �������������� ������ �������
�������. � ���������������� � ������������ ���������� ������� ���������
������������� ����� ���������� ��������� ��2. ���������� ���������� � ����� ��
������������������ ����������� ��������� ����������� ������� ������������ �
�������������� ������ ������� � ����������� ������� �������� ������ ��� �������
��������� ����� � ������ ����� ���������� ������. ��������� ��������� ���������
��������� SHMD ��������� � ����. 2
������� 2. ��������� ��������� ��������� ���������
SHMS
������� |
�������� ����� |
������ |
����� |
����������
����� |
S1X |
������ (5 ��) ������������� |
11.3 �� |
110 �� |
8 |
S1Y |
������ (5 ��) ������������� |
14 �� |
90 �� |
8 |
S2X |
����� �������� 2.5 ��
(������������ �������) |
14 �� |
140 �� |
8 |
S2Y |
����� �������� 2.5 ��
(������������ �������) |
18 �� |
110 �� |
8 |
� ����� ��� �� ������ ����� ������������� ��� ������������� ��������, ������
����� ������������� ������� ��������� SHMS ����� 64.
�������� ����������� ���������.
����� ������������� ��������� ����������� ��������� �������� ����������
���������� � ������. ��� ��������, ��������� ������ �������������� ����������
������� �������� � ������������� ��������� ��� ����������� ������� �����������.
��������� ����������� ��������� ������ ������� �� ���������� ��������� ������
���������� �������, ������ �� ������� �������� �������� � ������������� ��������
(����������� ���������������� ������). ������ �������� �������� �� ����������
����� ����������� � ������ ��������� Z ��� ���������� ������ �����������
���������. ��������� ����������� ���������, ��� �������, ����� �����
������������ γ = 1000, ������� ������ ��������� ����� ������������ ����������
��������� � ��������� �������� SHMS. � ����� ������, ������������� �������
����������� ���������� ������ �������, ����������� � ���������. ��������
����������� ��������� SHMS ����� ���������� (��. ���. 5) ����� ������������
��������� �� ������� ���� � ������ ���������� � ����� ����� ����� 60 ��. �
�������� ��������� ��������� ����� ������������ �������� ������ �������� 17 ���
� �� ������� ����������� ����� ���������� 200 ���. ����� ������������
������������� �������� 230 ��������� �������� ������ �� ���� ��������. �
�������� ������������� ���������� ����� ������������ ��������� ����������������
������, ����������� ��������. ��������� ������ ���������� �����, �����
���������� ������������ ���� � ��� ������������� ����������. ��� ������� �����
����������� ������� ����� ������������ � ��������� ����������� ��������� �����
������ ������� 60 ��.
3. ��������� ������������� ������
�� ������������ SHMS ����� ����������� ����� ��� ������� ��� �������������
������ �� ���� ��������� ��������.
������������� ���������� ����� �����������, ��������� ��������� �������,
����������� � ���������������� �����������, � ����� �� ���������� ���������
����������� ���������. ��������� ��������� ����� ����� �������� �
������������
���������, ��� �������� ����� ����� � ����������� ����������.
��� ������������� ������� �������������� ������������ ��������� ���������:
�� ~1 �� ~3 ���/�: ���������� ������ � ������ ����� ���� ���������� ����������
������� ������ ������������� �������� � ��������� � �������� ��������� (��. ���.
6). �������������� �������� �� ����� 2.2 � � ����������� 200 �� ��������
��������� ������� � ����� �� �������� 2 ���/�. �� ������� ������� �����
��������� ������������� �������� ����� ���� �������� � ��������������
��������������� ������������ �������� � n = 1.02.
�� ~3 �� ~5.5 ���/�: ����� ����� ��������� (������� ���������)
������������
������� � ������� ����� C4F10 � �������� ���������. �������� ���� C4F10 �����
��������� ����� �������, ��� ����� �������� �� �����. ��� ���� ����� �����
������� ��������� ��� ������������ ������������� �������� � n = 1.015.
�� ~5.5 �� ~11���/�: ����� ����� ������� ��������� ��� ������������� ��������
� ������� ����� C4F10 � �������� ���������. ������������ ������� �� ����� Ar-Ne
����� ������ ������� ����� ��� �������������� ����������� �����.
����� �������, ���������� ����� ���������� � ������� �������������� ��������
��������� ������������� ������ �� ������������ SHMS �� ���� ��������� ��������.
4. �������������� ��������� ��������� ������������ SHMS � �������������
����������
- 1. �������������� ����������� ������.
- ����������� ���� 30, - ����� ������� 1.46 � (�� ������), - ����� ������� 1.76 �.
- ������������� ������ Q1.
- �������� (������) 20 ��, - ����. �������� ���� 8.9 �/�, - ���������� ����� 2.79 �, - ���������� ����� 2.14 � (����� �� ���������� 4.14 � �� ������).
- ������������� ������ Q2.
- �������� (������) 30 ��, - ����. �������� ���� 12.7 �/�, - ���������� ����� 5.88 �, - ���������� ����� 1.84 � (����� �� ���������� 6.8 � �� ������). 3. ������������� ������ Q3. - �������� (������) 30 ��, - ����. �������� ���� 12.7 �/�, - ���������� ����� 8.34 �, - ���������� ����� 1.84 � (����� �� ���������� 9.45 � �� ������).
- ��������� ������ D.
- �������� (������) 30 ��, - ����. ���� 4.5 �, - ���������� ����� 11.45 �, - ���������� ����� 3.0 � (����� �� ���������� 12.95 � �� ������).
- ��������� ���������.
- �� ���������� 18.1 � �� ������.
- ������������ ������� �� Ar-Ne.
- �� 15 � �� 17.5 �.
- ������ ������ ������.
- ����� �� ���������� 17.7 � �� ������.
- ������ ������ ������.
- ����� �� ���������� 18.5 � �� ������.
- ������ ��������.
- ����� �� ���������� 18.65 � �� ������.
- ���� ���������� (������������ ������� �� ������� ���� C4F10, �����������
������������ �������, �������� ��������� ���������). - �� 18.8 � �� 20.6 �.
- ������������ ���������� �� ��������� ������.
- �� 20.9 � �� 21.7 �.
- �������� ������.
- ������� 1 �, - ���������� �� ������ 22.7 �.
����������
- Conceptual Design Report, Hall-C 12 GeV/c Upgrade, Hall-C Collaboration,
November 27, 2002, 115 p.
- Kees de Jager, Research Perspectives at Jefferson Lab: 12 GeV and beyond,
Eur. Phys. A (2004) 19, s01, pp. 243-247.
- JLab Meeting Presentations,
May 12, 2006.
- http://www.jlab.org/Hall-C/upgrade/
- http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/121/863.htm

|